超声流体向量成像装置及其方法制造方法及图纸

技术编号:14707886 阅读:95 留言:0更新日期:2017-02-25 21:03
本发明专利技术涉及一种用于复杂流体成像和分析的装置和方法,其是非侵入的、精确的和时间分辨的。它在具有时间空间波动的脉管流体的成像中是特别有用的。该装置是一种基于超声的架构,被称为向量投射体成像(VPI),其可以以毫秒级时间分辨率在成像视野上动态地渲染复杂流体模式。该VPI装置和方法包括:(i)基于偏转平面波发射的高帧率宽视野数据采集;(ii)由与数据正则化和最小二乘拟合相关联的多角度多普勒分析获得的流体向量估计;和(iii)具有被显示为附加物的流体斑点的颜色编码向量投射体的动态可视化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2013年11月19日递交的美国临时申请No.61/905,974的优先权,该临时申请在此被整体引入。
本专利技术一般地涉及一种超声成像系统,更特别地涉及一种用于成像脉管流体的超声系统。这个成像系统可以被用于非侵入性地可视化人体血管中的血流。
技术介绍
人体动脉中的血流动态的非侵入性可视化被广泛地认为具有很高的诊断意义,因为它可以有助于血管异常情况的临床检测(斯坦曼DA,泰勒CA,流体成像和计算:大动脉血流动态,生物医学工程年报,2005;33:1704-1709(SteinmanDA,TaylorCA.Flowimagingandcomputing:largearteryhemodynamics.Ann.Biomed.Eng.,2005;33:1704-1709))。例如,监测颈动脉中的流动模式在中风预后方面长期以来一直是有用的(唐纳GA,费舍尔M,麦克劳德M,戴维斯SM,中风,柳叶刀,2008;371:1612-1623;希尔兹RC,颈动脉狭窄的医疗管理,血管外科学和血管内治疗展望,2010;22:18-27(DonnanGA,FisherM,MacleodM,DavisSM.Stroke.Lancet,2008;371:1612-1623;ShieldsRC.Medicalmanagementofcarotidstenosis.Perspect.Vasc.Surg.Endovasc.Ther.,2010;22:18-27))。这些年来,人们已经提出了一些非侵入性流体成像模式(欧文AR,罗迪提GH,外周动脉疾病:非侵入性成像的角色演变,研究生医学杂志,2011:87:189-198;沃尔巴斯特AB,亨迪WR,医学成像中的演变和实验技术,放射学,2006;238:16-39(OwenAR,RoditiGH.Peripheralarterialdisease:theevolvingroleofnon-invasiveimaging.Postgrad.Med.J.,2011;87:189-198;WolbarstAB,HendeeWR.Evolvingandexperimentaltechnologiesinmedicalimaging.Radiology,2006;238:16-39)),并且这些非侵入性流体成像模式中,超声也许已经将它本身确立为可以容易地应用到点护理诊断中的一种独特的床头成像模式(比尔瑞格SM,琼斯A,超声与包括CT、MR、PET和血管造影术的替代成像模式的准确性和成本比较,医学超声诊断杂志,2009;25:138-144;摩尔CL,库佩尔JA,点护理超声检查,新英格兰医学杂志,2011;364:749-757(BierigSM,JonesA.Accuracyandcostcomparisonofultrasoundversusalternativeimagingmodalities,includingCT,MR,PET,andangiography,J.Diagnost.Med.Sonography,2009;25:138-144;MooreCL,CopelJA.Point-of-careultrasonography.NewEng.J.Med.,2011;364:749-757))。在大多数已有的超声扫描设备中,流体信息可以以彩色血流图像的形式实时渲染,其提供了轴向流体速度(或者流体能量)在成像视野上的2D映射图(埃文斯DH,彩色血流和运动成像,机械工程师学会会报,H部,2010;224:241-253;霍斯金斯PR,迈克迪肯WN,血流和组织运动的彩色超声成像,英国放射学杂志,1997;70:878-890(EvansDH.Colorflowandmotionimaging.Proc.Inst.Mech.Eng.H,2010;224:241-253;HoskinsPR,McDickenWN.Colourultrasoundimagingofbloodflowandtissuemotion.Br.J.Radiol.,1997;70:878-890))。当与绘制单个采样门处的瞬时流体曲线的多普勒频谱模式一起使用时,这个流体成像模式可以提供大量的在空间和时间维度上的关于流体行为的信息(盖提妮D,索达克M,用多普勒超声检查诊断颈动脉狭窄:现状,超声医学杂志,2005;24:1127-1136;霍斯金斯PR,使用超声成像测量的血液动态和血流,机械工程师学会会报,H部,2010;224:255-271(GaitiniD,SoudackM.DiagnosingcarotidstenosisbyDopplersonography:stateoftheart.J.UltrasoundMed.,2005;24:1127-1136;HoskinsPR,Haemodynamicsandbloodflowmeasuredusingultrasoundimaging.Proc.Inst.Mech.Eng.H,2010;224:255-271))。尽管在临床筛查中应用广泛,超声彩色血流成像众所周知具有一些方法缺陷(埃文斯(Evans)2010)。特别地,由于它的工作原理典型地基于轴向多普勒估计,因此当波束-血流角度(即,超声波传播轴线与血流轨迹之间的角度)随血管变化时,它容易出现错误(埃文斯DH,詹森JA,尼尔森MB,超声彩色多普勒成像,界面聚焦,2011;1:490-502(EvansDH,JensenJa,NielsenMB.UltrasoundcolorDopplerimaging.InterfaceFocus,2011;1:490-502))。这个问题代表了在血管不是直管形式的诊断场景中的重要缺陷,比如颈动脉中的分枝形状(库DN,动脉中的血流,流体力学年评,1997;29:399-434(KuDN.Bloodflowinarteries.Annu.Rev.FluidMech.,1997;29:399-434))。在这些情况下,正确地解释彩色血流图像对超声医师而言是具有挑战性的(阿宁C,埃克特B,颈动脉检查中的彩色多普勒伪影的诊断相关性,欧洲放射学杂志,2004;51:246-251;鲁本斯DJ,巴特S,纳迪卡S,库里南J,多普勒伪影和缺陷,北美放射临床,2006;44:805-835(ArningC,EckertB.ThediagnosticrelevanceofcolourDopplerartefactsincarotidarteryexaminations.Eur.J.Radiol.,2004;51:246-251;RubensDJ,BhattS,NedelkaS,CullinanJ.Dopplerartifactsandpitfalls.Radiol.Clin.N.Am.,2006;44:805-835),特别是当它被具有在流动速度上的显著的随时间的变化的脉动性血流状况恶化时。为了超声能够成功提供弯曲血管中的血流动态的清楚的映射,必须解决波束-血流角度依赖性的问题并获得反映实际血流特性的速度估计(邓迈尔B,比奇KW,拉伯斯KH,普利特M,斯川达尼斯JrDE,用于角度无关本文档来自技高网...
<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/05/201480073606.html" title="超声流体向量成像装置及其方法原文来自X技术">超声流体向量成像装置及其方法</a>

【技术保护点】
一种超声流体显示系统,包括:高帧率宽视野数据采集单元,所述高帧率宽视野数据采集单元包括超声换能器阵列,所述超声换能器阵列以高速率发射一组未聚焦的偏转超声平面波进入结构中,所说的平面波被以在每个波之后变化的发射角度发射,并且所说的换能器也以不同的接收偏转角度接收从所述结构反射的波;存储器,所述存储器将接收的波的数据存储为每个角度的帧;流体向量估计单元,所述流体向量估计单元正则化并平均所述数据以获得角度对的平均流体估计;最小二乘向量估计电路,所述最小二乘向量估计电路接收平均了的数据输出并且执行(i)每一帧上的频率偏移估计的正则化,和(ii)基于最小二乘拟合的轴向‑侧向向量分量估计;和显示渲染电路,所述显示渲染电路产生双重可视化,在所述双重可视化中,主通道显示颜色编码的质点投射体,所述颜色编码的质点投射体的颜色编码和长度与在成像的脉管中的特定位置处的速度大小相关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.19 US 61/905,9741.一种超声流体显示系统,包括:高帧率宽视野数据采集单元,所述高帧率宽视野数据采集单元包括超声换能器阵列,所述超声换能器阵列以高速率发射一组未聚焦的偏转超声平面波进入结构中,所说的平面波被以在每个波之后变化的发射角度发射,并且所说的换能器也以不同的接收偏转角度接收从所述结构反射的波;存储器,所述存储器将接收的波的数据存储为每个角度的帧;流体向量估计单元,所述流体向量估计单元正则化并平均所述数据以获得角度对的平均流体估计;最小二乘向量估计电路,所述最小二乘向量估计电路接收平均了的数据输出并且执行(i)每一帧上的频率偏移估计的正则化,和(ii)基于最小二乘拟合的轴向-侧向向量分量估计;和显示渲染电路,所述显示渲染电路产生双重可视化,在所述双重可视化中,主通道显示颜色编码的质点投射体,所述颜色编码的质点投射体的颜色编码和长度与在成像的脉管中的特定位置处的速度大小相关。2.根据权利要求1所述的超声系统,其中所述流体向量估计单元包括:单独的波束合成电路,每个接收的数据帧被应用到所述波束合成电路;子采样电路,所述子采样电路接收所述波束合成电路的输出并且执行所述数据的子采样以获得更精细的慢时间分辨率;和正则化流体估计电路,所述正则化流体估计电路接收每个子采样电路的输出并且平滑所述数据。3.根据权利要求1所述的超声系统,其中在所述显示渲染电路中执行颜色编码的向量投射体的动态可视化,并且还包括处理单元,所述处理单元用于提供灰阶流体斑点,所述灰阶流体斑点被显示为所述投射体的附加物。4.一种提供质点流体...

【专利技术属性】
技术研发人员:余倬恒姚溢讯
申请(专利权)人:港大科桥有限公司
类型:发明
国别省市:中国香港;81

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